Родился 9 апреля 1921 года в деревне Носово ныне Луховицкого района Московской области в семье рабочего.

В действующей армии с июня 1941 года. В июле 1941 года в бою под Оршей Фатин был в первый раз ранен (осколками снаряда повреждена нижняя часть лица). В сентябре 1941 года в рукопашной схватке под городом Рославль (Смоленская область) он получил ранение холодным оружием в грудь. Третье ранение получено во время наступательных боев на Смоленщине.

Осенью 1943 года назначен командиром 1-го батальона 609-го стрелкового полка 139-й стрелковой дивизии. Командир батальона капитан Фатин особо отличился при проведении Могилевской наступательной операции.

27 июня 1944 года в ходе наступления батальон Фатина освободил от гитлеровцев пригород Могилева – Луполово и к концу дня с боями вышел к Днепру. Попытка сходу форсировать реку и захватить плацдарм окончилась неудачей. В.В. Фатин провел тщательную разведку огневых средств и сил противника на центральном направлении. В ночь на 28 июня 1944 года с батальоном он на подручных средствах переправился на правый берег реки у деревни Буйничи. Внезапным ударом батальон уничтожил боевое охранение и ворвался в оборонительные сооружения гитлеровцев. Благодаря внезапным и решительным действиям было захвачено в плен около роты противника.

Не задерживаясь, батальон Фатина вошел в Могилев и завязал бой за кварталы на окраине города. В одном из них было захвачено около десяти автомашин. На трофейных машинах бойцы во главе с Фатиным ворвались в расположение противника. Увидев советских солдат, гитлеровцы решили, что они окружены и начали сдаваться в плен группами. Капитан Фатин, установив место расположения штаба немецкой дивизии, державшей оборону на этом участке фронта, с двумя бойцами отправился туда и убедил командование врага к сдаче.

Капитан Фатин погиб в бою 17 июля 1944 года.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство капитану Фатин Валентину Васильевичу посмертно присвоено звание Героя Советского Союза.

Награжден орденом Ленина, медалью.